建筑环境学第六章-通风及气流组织
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第六章
通风与气流组织
1
气流组织对室内环境质量的意义
气流组织的定义
狭义：机械通风的送回风的搭配形式 广义：一定的送风口形式和送风参数所带来的 室内气流分布(Air Distribution)
送风参数：风量、风速的大小和方向以及风温、 湿度、污染物浓度等
气流组织的重要性：
保证室内热湿环境和保证空气品质
室内气流分布的描述参数－－通风量
通风量与 IAQ的关系
美国(欧洲)对学校，办公室的最新研究表明新 风量与SBS之间有着一定的关系，当新风量小于 36 m3/h人时，SBS 问题变得显著。
关于人体代谢污染的问题，第一印象 (First Impres sion) 使 80%的人能够满意的最小新风 量是 27 m3/h人，对于已适应了室内环境的 90%的人能够满足的最小新风量只需 9 m3/h人。
实际上，人体在静坐至重劳动状态，肺通气量为： 11.6~80.4 L/min人，即0.7~ 4.8 m3/h人 (实际为一半)
22
室内气流分布的描述参数－－通风量
新风通风换气量
决定因素
室内污染物允许浓度
室外污染物浓度 室内污染物发生量：发生量已知否？？？
室内污染物产生对换气量的要求
气流分布(气流组织)评价的方法
通风气流组织评价的三类参数
描述送风有效性的参数，主要反映送风能否有效到达考察 区域以及到达该区域的空气新鲜程度，如：空气龄、换气 效率、送风可及性
2
本章内容
通风（空调）的目的与方法 室内气流分布的描述参数 气流组织的测量与计算方法
3
通风（空调）的 目的与方法
4
通风换气或空气调节
采用稀释方法控Baidu Nhomakorabea室内环境
通风
基本考虑单一参数控制，如温度，污染物浓度等
空气调节
多参数控制：调节温度、湿度、流速、洁净度、
空气成分、气味等
利用机械手段（风机、风扇等）产生压力差来实现空气流动的 方式 特点 可控制性强。可通过调整风口、风量等控制室内气流分布 需要消耗 能源 初投资和运行费都比较高
6
自然通风
基本原理：只要建筑开口两侧存在压力差P，就会 有空气流过开口。流过的风速为： P
＝
2P
＝
2P
16
机械通风的气流组织形式
三种典型的送风形式
混合通风 置换通风 个性化送风
17
混合通风的气流形式
上送上回
上送下回
下送下回
侧送上下回
18
室内气流分布的描 述参数
一. 通风量
二. 气流分布与室内环境 三. 空气龄及其他
19
室内气流分布的描述参数－－通风量
通风量与 IAQ的关系
20
H
小中和面
h
自多 然层 通建 风筑 的 热 )h g ] 压 引 起 的
i 1 / 1.5
10
通下风 风的压 自作 然用
11
风压作用下的自然通风
往往采用CFD 或风洞模型实验的 方法求取K值。 风压系数 Pf
Pf K
2 w
2
w
12
风洞模型实验
13
风压和热压的联合作用下的 自然通风
Pb Pxb K b
2 w
2
w Pxa hg( w n ) K b
w
2 w
2
w
Pxb
b
Kb
tw w
tn n Pxa
14
Pa Pxa K a
2 w
2
w
Ka
a
h
常见的自然通风的形式
中庭通风
由于受热， 气流上升 中间隔断尽可能小
风井通风
空气从 下面的 开口进 入
单面通风
驱动力压差
热压：温差引起的空气密度差导致建筑开口内外的压差 风压：室外绕流引起建筑周围压力分布的不同形成开口处的 压差
自然通风的分类
热压通风 风压通风 风压和热压的联合作用下的自然通风
7
热压通风
Pb (Pa ) Pb Pa gh( w n )
高度，h
高度，h
穿堂风 Cross ventilation
15
穿堂风最大深度 5m
机械通风气流组织形式
混合通风
追求均匀的室内环境 混合后的空气可能已被污染
置换通风
保证人员呼吸区的环境要求 下送风，新鲜气流先送入工作区
个性化送风
满足不同个体的特殊性要求 工位送风，独立可调
人体代谢生物污染：以CO2浓度或臭气强度指数 为指标确定换气量
消除烟臭的要求根据吸烟量确定
污染物发生量：VOC等微量产生的污染难以监测， 通风量的确定仍然是需要研究的问题。
23
室内气流分布的描述参数－－气流分布与室内环境
气流分布与室内环境的关系
气流组织包含的内容
风速分布（风速场或 流场）
b
w
n
h
a
8
热压通风的基本概念
b
h2
余压
o
h1
中和面
o
a
9
余压
i i i ( ) H g 1 / 1.5 out i i l La ( total) Fd [ ] 1 (1 1.5 ) m
大中和面 i i i h i i La Fd i [( out in Z
21
室内气流分布的描述参数－－通风量
新风通风换气量
常用民用建筑新风量范围 以坐为主、少吸烟、久逗留场所
活动 强度 静坐 极轻 轻 中等 重 CO2 发生量 （m3/h.人） 0.0144 0.0173 0.023 0.041 0.0748 不同 CO2 允许浓度下必须的新风量（m3/h.人） 0.1% 20.6 24.7 32.9 58.6 106.9 0.15% 12 14.4 19.2 34.2 62.3 0.2% 8.5 10.2 13.5 24.1 44
温度分布（温度场）
湿度分布（湿度场） 污染物浓度分布（污 染物浓度场，IAQ）
总新风量满足要求 ，是否意味着IAQ一定满足要求？
向室内引入的新风是否都进入了呼吸区？ 室内空气更新的快慢如何？ 室内污染物被转移出去的速度如何？ 室内空气参数分布是否满足要求？
24
室内气流分布的描述参数－－气流分布与室内环境
污染严重：直流式系统（即机械通风系统） 污染不很严重：部分回风系统
5
通风的方式
自然通风
利用自然的手段（热压、风压等）来促使空气流动而进行的通 风换气方式 特点 不消耗动力或消耗很少的动力，节能 可以用充足的新鲜空气保证室内的空气品质 受建筑设计和气候条件限制，难以控制
机械通风
通风与气流组织
1
气流组织对室内环境质量的意义
气流组织的定义
狭义：机械通风的送回风的搭配形式 广义：一定的送风口形式和送风参数所带来的 室内气流分布(Air Distribution)
送风参数：风量、风速的大小和方向以及风温、 湿度、污染物浓度等
气流组织的重要性：
保证室内热湿环境和保证空气品质
室内气流分布的描述参数－－通风量
通风量与 IAQ的关系
美国(欧洲)对学校，办公室的最新研究表明新 风量与SBS之间有着一定的关系，当新风量小于 36 m3/h人时，SBS 问题变得显著。
关于人体代谢污染的问题，第一印象 (First Impres sion) 使 80%的人能够满意的最小新风 量是 27 m3/h人，对于已适应了室内环境的 90%的人能够满足的最小新风量只需 9 m3/h人。
实际上，人体在静坐至重劳动状态，肺通气量为： 11.6~80.4 L/min人，即0.7~ 4.8 m3/h人 (实际为一半)
22
室内气流分布的描述参数－－通风量
新风通风换气量
决定因素
室内污染物允许浓度
室外污染物浓度 室内污染物发生量：发生量已知否？？？
室内污染物产生对换气量的要求
气流分布(气流组织)评价的方法
通风气流组织评价的三类参数
描述送风有效性的参数，主要反映送风能否有效到达考察 区域以及到达该区域的空气新鲜程度，如：空气龄、换气 效率、送风可及性
2
本章内容
通风（空调）的目的与方法 室内气流分布的描述参数 气流组织的测量与计算方法
3
通风（空调）的 目的与方法
4
通风换气或空气调节
采用稀释方法控Baidu Nhomakorabea室内环境
通风
基本考虑单一参数控制，如温度，污染物浓度等
空气调节
多参数控制：调节温度、湿度、流速、洁净度、
空气成分、气味等
利用机械手段（风机、风扇等）产生压力差来实现空气流动的 方式 特点 可控制性强。可通过调整风口、风量等控制室内气流分布 需要消耗 能源 初投资和运行费都比较高
6
自然通风
基本原理：只要建筑开口两侧存在压力差P，就会 有空气流过开口。流过的风速为： P
＝
2P
＝
2P
16
机械通风的气流组织形式
三种典型的送风形式
混合通风 置换通风 个性化送风
17
混合通风的气流形式
上送上回
上送下回
下送下回
侧送上下回
18
室内气流分布的描 述参数
一. 通风量
二. 气流分布与室内环境 三. 空气龄及其他
19
室内气流分布的描述参数－－通风量
通风量与 IAQ的关系
20
H
小中和面
h
自多 然层 通建 风筑 的 热 )h g ] 压 引 起 的
i 1 / 1.5
10
通下风 风的压 自作 然用
11
风压作用下的自然通风
往往采用CFD 或风洞模型实验的 方法求取K值。 风压系数 Pf
Pf K
2 w
2
w
12
风洞模型实验
13
风压和热压的联合作用下的 自然通风
Pb Pxb K b
2 w
2
w Pxa hg( w n ) K b
w
2 w
2
w
Pxb
b
Kb
tw w
tn n Pxa
14
Pa Pxa K a
2 w
2
w
Ka
a
h
常见的自然通风的形式
中庭通风
由于受热， 气流上升 中间隔断尽可能小
风井通风
空气从 下面的 开口进 入
单面通风
驱动力压差
热压：温差引起的空气密度差导致建筑开口内外的压差 风压：室外绕流引起建筑周围压力分布的不同形成开口处的 压差
自然通风的分类
热压通风 风压通风 风压和热压的联合作用下的自然通风
7
热压通风
Pb (Pa ) Pb Pa gh( w n )
高度，h
高度，h
穿堂风 Cross ventilation
15
穿堂风最大深度 5m
机械通风气流组织形式
混合通风
追求均匀的室内环境 混合后的空气可能已被污染
置换通风
保证人员呼吸区的环境要求 下送风，新鲜气流先送入工作区
个性化送风
满足不同个体的特殊性要求 工位送风，独立可调
人体代谢生物污染：以CO2浓度或臭气强度指数 为指标确定换气量
消除烟臭的要求根据吸烟量确定
污染物发生量：VOC等微量产生的污染难以监测， 通风量的确定仍然是需要研究的问题。
23
室内气流分布的描述参数－－气流分布与室内环境
气流分布与室内环境的关系
气流组织包含的内容
风速分布（风速场或 流场）
b
w
n
h
a
8
热压通风的基本概念
b
h2
余压
o
h1
中和面
o
a
9
余压
i i i ( ) H g 1 / 1.5 out i i l La ( total) Fd [ ] 1 (1 1.5 ) m
大中和面 i i i h i i La Fd i [( out in Z
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室内气流分布的描述参数－－通风量
新风通风换气量
常用民用建筑新风量范围 以坐为主、少吸烟、久逗留场所
活动 强度 静坐 极轻 轻 中等 重 CO2 发生量 （m3/h.人） 0.0144 0.0173 0.023 0.041 0.0748 不同 CO2 允许浓度下必须的新风量（m3/h.人） 0.1% 20.6 24.7 32.9 58.6 106.9 0.15% 12 14.4 19.2 34.2 62.3 0.2% 8.5 10.2 13.5 24.1 44
温度分布（温度场）
湿度分布（湿度场） 污染物浓度分布（污 染物浓度场，IAQ）
总新风量满足要求 ，是否意味着IAQ一定满足要求？
向室内引入的新风是否都进入了呼吸区？ 室内空气更新的快慢如何？ 室内污染物被转移出去的速度如何？ 室内空气参数分布是否满足要求？
24
室内气流分布的描述参数－－气流分布与室内环境
污染严重：直流式系统（即机械通风系统） 污染不很严重：部分回风系统
5
通风的方式
自然通风
利用自然的手段（热压、风压等）来促使空气流动而进行的通 风换气方式 特点 不消耗动力或消耗很少的动力，节能 可以用充足的新鲜空气保证室内的空气品质 受建筑设计和气候条件限制，难以控制
机械通风